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电力电子器件分类及产品介绍

发布时间:

2022/08/04 20:38

去年9月底,发布了白皮书,白皮书中指出,。更高电压、更高效率、更高功率密度代表了电力电子器件技术的发展方向。在2020年之前的50年中,电力电子器件技术日益成熟,产业规模不断壮大,在能源领域发挥了不可或缺的作用。然而受材料特性所限,电力电子器件性能正在接近其理论极限,难以继续支撑技术和产业快速前进的要求。进入新世纪以来,尤其是从2010年至今,诸多新兴的半导体材料凭借优越的材料特性为电力电子器件技术带来了新的发展动力。

虽然器件在各自领域发挥着重要的作用,但器件的研究与发展进入瓶颈期,尤其在中高压水平,很难有所突破。包括在内的宽禁带半导体材料的电力电子器件正在蓬勃发展,在光伏发电、新能源汽车等领域开始逐步取代电力电子器件。预计在2030年光伏逆变器的碳化硅渗透率将从目前的2%增长到70%以上,在充电基础设施、电动汽车等新能源领域渗透率也超过80%,通信电源、服务器电源将全面推广应用。

航空领域:第三代半导体电力电子器件可有效降低电源、配电分系统的重量和体积,降低航天器的发射成本并增加装载容量,改善航天器电子设备的设计容限。

微电子技术与集成技术的飞速发展,带动了硅电力电子器件的长足进步。然而,受硅材料特性的限制,在兼顾高频大功率和提高温度方面不可能有更大的突破。从大功率应用来看,制造电力电子器件的理想材料应同时具备禁带宽、载流子迁移率高、热导率大灯特点。相比之下,在众多半导体材料中,硅单晶并不是理想的选择。

公司亮点:国产晶闸管龙头企业,专业从事功率半导体芯片和器件的研发、设计、生产和销售。主要产品为各类电力电子器件和芯片。

随着的到来,半导体器件的架构日趋复杂,伴随而来的应用场景也不断繁增。随着世界能源的消耗增长,对电力电子器件的需求越来越大,从便携式设备、电动汽车等消费者领域到工业自动化、可再生能源等工业领域,一切设备都需要更高效率、更可靠的功率半导体器件如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金氧半场效晶体管(MOSFET)和高电子迁移率晶体管(HEMT)等。

政策方面,国家重点研发计划也在持续支持第三代半导体产业的发展。期间,国家重点研发计划项目部署涵盖了电力电子、微波射频和光电子三个大方向,紧贴产业发展实际需求和进程,对新能源汽车应用、电网应用等多个领域发挥了引导作用。在2020年发布的年度重点研发计划部署安排中,包括,等多个立项项目均与第三代半导体相关。

新一代电力电子器件正处于快速发展期,它们将有望在现代电力系统中发挥更大的作用,并对现代电力系统的变革产生深远的影响。碳化硅电力电子器件在下游主要应用领域发展情况如下:

半导体所立足自主创新,致力于突破芯片设计、工艺开发、器件封装和测试评估等关键核心技术,开发满足电网应用需求的高压大功率电力电子器件。围绕当前电网需求,着力研制电力电子器件,逐步实现国产替代;着眼未来电网发展,努力研制基于第三代半导体材料碳化硅的新型电力电子器件,推动电力装备的更新换代。建有大功率电力电子器件联合仿真设计平台、大功率电力电子器件实验室和国内电压等级最高的功率半导体测试实验室,大功率电力电子器件实验室为国内首条电力系统用6英寸大功率电力电子器件中试线,已纳入首都科技条件平台,获硬科技孵化器资格认定。

低成本:半导体的应用,能够有效改善发射天线的设计,减少发射组件的数目和放大器的级数等,有效降低成本。目前已经开始取代GaAs作为新型雷达和干扰机的T/R(收/发)模块电子器件材料。氮化镓禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优越性质,使得它成为迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系,并可以成为制备宽波谱、高功率、高效率的微电子、电力电子、光电子等器件的关键基础材料。

高频化是实现节能减排和提高系统效率的主流技术,轨道交通、电力系统和汽车电动化等领域都存在高频化的需求。电力电子器件高频化可以减小感性元件与容性元件体积和质量,改善电能质量,但开关频率越高,开关损耗越大。以和为代表的宽禁带材料,具有比硅材料更高的饱和电子迁移率和临界击穿电场强度,因此宽禁带器件具有更低的开关损耗和更高的工作频率,是功率器件高频化的主要方向。

据行家说采访主任委员报道:。

新能源汽车需求高起带动第三代半导体在大功率电力电子器件领域起量。电动汽车和充电桩等都需要大功率、高效率的电力电子器件,基于、的电子电力器件因其物理性能优异在相关市场备受青睐。第三代半导体有望成为绿色经济的中流砥柱,助力新能源汽车电能高效转换,推动能源绿色低碳发展。举例来看,到2030年,如果有3500万电动车使用,那么这一制造年生产出的新能源汽车总计在它们的使用期限中节约了的能源相当于节省亿桶油/相当于节省82亿美元电力成本。

据悉,是专业从事功率半导体芯片和器件的研发、设计、生产和销售,具备以先进的芯片技术和封装设计、制程及测试为核心竞争力的IDM业务体系为主。公司集功率半导体器件、功率集成电路、新型元件的芯片研发和制造、器件研发和封测、芯片及器件销售和服务为一体的功率(电力)半导体器件制造商和品牌运营商。公司主营产品为各类电力电子器件和芯片,分别为:晶闸管器件和芯片、防护类器件和芯片(包括:TVS、放电管、ESD、集成放电管、贴片Y电容、压敏电阻等)、二极管器件和芯片(包括:整流二极管、快恢复二极管、肖特基二极管等)、厚膜组件、晶体管器件和芯片、MOSFET器件和芯片、碳化硅器件等。

另外,也要增强产业链强韧力。快速推进产业链垂直整合,以新型电力电子器件基地为核心,推动外延生产线建设,向上游原材料制备业务拓展,保障供应链安全可控;推动单管、模块封装,向下游封装业务拓展,逐步建立汽车电子封装专线。实现从材料制备到芯片制造、封装、销售的全产业链升级,打造出IDM半导体企业的独特竞争优势,加强我国半导体自主可控,保障产业链安全。

高精度双面:主要用于中小规模集成电路、半导体元器件、光电子器件、声表面波器件、薄膜电路、电力电子器件的研制和生产。

据预测,2024年我国第三代半导体电力电子器件应用市场规模将近200亿元,未来5年复合增长率超过40%。随着国家政策支持、产业合力创新以及下游产业带动下,未来第三代半导体行业技术及产品创新也将不断迎来突破,更多像积极建立技术和市场护城河的企业,也将迎来新的发展机遇。

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